Tài liệu THIẾT KẾ NHỊP CẦU DẦM SUPER T THEO 22TCN272-05

GS. TS. NGUYỄN VIẾT TRUNG (Chủ biên) ThS. NGUYỄN TRỌNG NGHĨA THIẾT KÊ KẾT CẤU NHỊP CẦU DẦM SUPER-T m THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272 - 05 (Tái bẳn) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ộ I-2 0 1 0 LỜI NÓI ĐẦU Cuốn sách “Thiết kế nhịp cầu dầm Super-T theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05” được biên soạn nhằm phục vụ độc già là các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, sinh viên Ngành xây dựng cầu và xảy dựng các công trình nhân tạo tương tự khác. Nội dung cuốn sách bao gồm giới thiệu tống quan về công nghệ thi công dầm Super-T, cấu tạo dầm Super-T, các ví dụ thiết kế dầm Super-T căng trước và dầm Super-T căng sau đã và đang được ứng dụng phổ biến trong các công trình cầu tại Việt Nam. Đặc biệt trong cuốn sách này giới thiệu ví dụ cầu dầm Super-T căng sau ímg dụng phần mềm RM trong phân tích tính toán kết cấu theo sơ đồ mạng dầm, hướng dân cách tính toán bán liên tục nhiệt theo quy trình cùa Liên Xô, hướng dân áp dụng chương trình CAST trong phân tích cục bộ đầu dầm Super-T có cắt khấc theo mô hình chống - giằng. Sách gồm 7 chương và 3 phụ lục: Chương 1: Tổng quan về dầm Super-T. Chương 2: Vật liệu và công nghệ thi công dầm Super-T. Chương 3: Những cơ sở tính toán và thiết kế kết cấu dầm bê tông DƯL theo trạng thái giới hạn. Chương 4: Các yêu cầu cấu tạo dầm Super-T. Chương 5: Ví dụ tính toán, kiểm toán dầm Super-T. Chương 6: Tính toán bản Hên tục nhiệt. Chương 7: Tính ỉoán, thiết kế chi tiết đầu dầm theo mô hình chông - giang. Phụ lục 1: Ví dụ tính toán, kiếm toán dầm Sưper-T căng trước theo phương pháp đơn giàn. Phụ lục 2: Trình tự tính toán kết cấu nhịp dầm Super-T căng sau bằng phần mềm RM íheo sơ đồ mạng dầm. Phụ lục 3: Trình tự phân tích tính toán cục bộ chi tiết đầu dầm Super-T có cất khấc bang phần mềm CAST. Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi những nhầm lẫn hay sai sót. Tác già mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc đê có thể hoàn thiện cuốn sách này trong lcrn xuất bàn sau. Mọi Ỷ kiến đóng góp xin già về địa chỉ hòm thư: ỉighiant. [email protected] Các tác giả 3 Chưong 1 TỎNG QUAN VÈ DẦM SUPER-T 1.1. TỔNG QUAN VÊ CÔNG NGHỆ DẦM SUPER-T KÉO TRƯỚC 1.1.1. Tổng quan Trong lịch sử phát triển và xây dựng cầu ờ Việt Nam, cùng với sự phát triển các ngành khoa học, kinh tế, xã hội, quốc phòng. Sự phát triển của ngành khoa học cầu đường gắn liền với sự tăng trưởng về kinh tế, văn hoá. Với mỗi một quốc gia, mạng lưới giao thông được coi như mạch máu nối liền các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá và quốc phòng, nối liền giao thông trong nước với các nước trong khu vực. Sự phát triển đa dạng và thành tựu của các ngành khoa học nói chung đã tác động rất lớn đến tính đa dạng và thành tựu cùa công nghệ thiết kế và thi công cầu. Đó là việc nghiên cứu, ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến hiện đại, đồng bộ với việc cải tiến công nghệ cũ, lạc hậu và thuờng xuyên tổng kết kinh nghiệm cả về thiết kế và xây dựng góp phần đưa ngành khoa học cầu đường phát triển ngang tầm các nước trong khu vực. Thời kỳ đất nước tăng cường mở rộng hợp tác về mọi mặt với các quốc gia khác trên thế giới, sự đầu tư lớn về nhiều mặt cùa các nước bạn, nhất là trong lĩnh vực giao thông đã tạo nên sự phát triển nhanh trong công tác tư vấn, thiết kế và xây dựng cầu. Trong thời kỳ đầu tới thập niên những năm 1990, tiêu chuẩn thiết ké cầu của Việt Nam dựa trên nền tảng tiêu chuẩn thiết kế và các thiết kế điển hình của Liên Xô cũ. Đối với các dạng kết cấu nhịp phổ biến, nhất là các cầu có nhịp giản đơn bằng bê tông cốt thép hoặc bê tông cốt thép ứng suất trước thường được sử dụng dầm có tiết diện kiểu chữ T, kể cả dầm được sản xuất tại Nhà máy bê tông Châu Thới theo tiêu chuẩn AASHTO cũng phần lớn là dầm có tiết diện kiểu chữ T, loại dầm này bàng bê tông côt thép ứng suất trước có thể chia làm 2 loại: Kéo trước và kéo sau; Loại kéo trước thực hiện phổ biến ờ nhà máy, loại kéo sau có thể thực hiện tại nhà máy hoặc tại công truờng tuỳ thuộc vào đặc thù vị trí xây dựng cầu, trong loại hình kéo sau có thể đúc dầm toàn khối hoặc đúc phân đoạn. Các đồ án thiết kế điển hình được tiêu chuẩn hoá theo từng loại khâu độ, cấp đường và cấp tải trọng. Loại hình dầm giản đơn có mặt cắt dạng hộp cũng thường được sử dụng, nhất là trong các nhịp dẫn của các cầu dầm hộp liên tục, dầm khung T, vừa đảm bảo được tính mỹ quan cao của công trinh và đạt yêu cầu vượt được khẩu độ tương đối lớn. Ví dụ như 5 đã sử dụng cho cầu Trần Phú, cầu Phú Lương, cầu Lạch Tray II, cầu Đáp cầu... và gần đây sử dụng cho cầu Xuân Sơn thuộc dự án đường Hồ Chí Minh. Thời kỳ khoảng từ năm 1995 tói nay, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật cùng với việc áp dụng các thành tựu và công nghệ mới, tiêu chuẩn mới (tiêu chuẩn AASHTO, tiêu chuẩn Úc, Nhật), cộng với sự đầu tư cho vay, tài trợ vốn của Ngân hàng thế giới (WB), Ngân hàng phát triển Châu Á (ADB), Quỹ tài trợ Nhật Bản (ODA), thông qua các Công ty tư vấn Quốc tế như là PCI, Nippon Koei co., ltd. Louis Berger and Cather Delew, Hider, SNW v.v... các dự án cầu nói riêng được triển khai nhiều nhưng có sự chọn lọc. Trong các dự án lớn như dự án cải tạo nâng cấp QL5, QL18, cải tạo và khôi phục các cầu trên QL1A đã đồng loạt sử dụng loại dầm bê tông cốt thép ứng suất trước có tiết diện kiểu chữ I kéo sau, chiều dài dầm thay đổi từ 15m ~ 33m. Với mong muốn chế tạo một loại dầm mới có giá thành thấp hơn các dầm tiêu chuẩn, áp dụng cho miền chiều đài nhịp trung bình, có thể dễ dàng sàn xuất và vận chuyển, và chỉ sử dụng một bộ khuôn đúc cho các chiều dài nhịp, Ban Công Trình c ầ u Lớn thuộc cục đường bộ Bang Victoria đã nghiên cứu cải tiến loại dầm máng hở tiêu chuẩn và kết hợp với đặc điểm của dầm T để cho ra đời loại dầm có tiết diện dạng hộp và đổ bê tông tại chỗ cho bản mặt cầu - gọi là dầm Super-T. Sự phát triển của dầm Super-T kế thừa những ưu điểm có sẵn của dầm bê tông cốt thép ứng suất trước đúc sẵn như tính trường tồn tuyệt vời. Những ưu điểm của dầm Super-T được thống kê qua việc sừ dụng ở Autralian. Dầm được định hình hoá gồm 2 loại mặt cắt: mặt cắt kín và mặt cắt hở với các chiều cao từ 750mm đến 1750mm cho các nhịp từ 20 đến 36m. Dầm Super-T có bốn dạng chiều dày tiêu chuần cùa dầm tương ứng với chiều dài dầm được thể hiện trên bảng 1. 1. Bảng 1.1 Loại dầm Chiều dài (m) Chiều cao (ram) Chiều dày bàn cánh (mm) Chiều dày bản đáy (mm) Chiều dày sườn (mm) TI 20 750 75 240 100 T2 25 1000 75 240 100 T3 32 1200 75 280 100 T4 36 1500 75 280 100 Ở Việt Nam, lần đầu tiên dầm Super-T mặt cắt hở được đưa vào áp dụng cho phẩn cầu dẫn của dự án cầu Mỹ Thuận là một trong các dự án cầu hiện đại nhất nước ta. Chiều dài của dầm Super-T được phát triển thành L = 40m và đặc biệt là đầu dầm cắt khấc để che phần nhô ra của xà mũ trụ, tạo mỹ quan đẹp cho tổng thể toàn bộ công trình. Hơn nữa, nhịp chính của cầu Mỹ Thuận là dạng kết cấu hiện đại, khẩu độ lớn nên sự lựa chọn dầm Super-T cho phần cầu dẫn là hoàn toàn họp lý. Trong dự án cải tạo 6 Đường 10 hiện nay đang được xây dựng, dầm Super-T được áp dụng cho các cầu Tân Đệ, Quý C ao... Các dự án cầu Rạch Miễu, cầu c ầ n Thơ đều có phần cầu dẫn dùng dầm Super-T, dự án đường cao tốc Sài Gòn - Trung Lương có hơn 10 km cầu dùng hoàn toàn dầm Super-T. Dầm Super-T có nhiều ưu điểm trong việc chế tạo và thi công, có khả năng cạnh tranh với các loại dầm khác như dầm T, dầm I khi được sừ dụng rộng rãi. Dầm Super-T cũng đang được sự chú ý của các nhà sản suất cấu kiện bê tông đúc sẵn quan tâm nghiên cứu phát triển. Đến nay, dầm Super-T đang được ứng dụng rất thành công ờ nhiều nước và đã chứng minh được hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Hĩnh 1.1: Các nhịp dầm Super-Tdài 42m Hình 1.2: Bệ đúc dầm Super-T 1.1.2. Ưu nhược điểm của dầm Super-T 1.1.2.1. ư u điểm a) Tiết kiệm chi phí - Tốc độ xây dựng công trình nhanh, hiệu quả giá thành có thể đạt được bằng các tiêu chuẩn hoá chi tiết dầm và cốt thép bàn mặt. Xây dựng bản mặt liên quan đến lao động chân tay. - Ván khuôn cố định giảm giá thành xây lắp. Giá chính thức sẽ được giảm dần sau khi đã sán xuất ra một số dầm. - Thời gian xây dựng giảm vì có thể nhấc dễ dàng dầm ra khỏi ván khuôn (tháo lắp ván khuôn nhanh). - Giá thành thuê mặt bàng xây dựng giảm. Giảm bớt được lượng ván khuôn của bản và đẩy nhanh tốc độ xây dựng. - So sánh tổng hợp chỉ tiêu bê tông / lm 2 mặt cầu (của cả kết cấu phần trên và dưới) cho thấv dầm Super-T tiết kiệm khoảng 0,5m 3 so với dầm I - 33m. Chỉ sừ dụng một bộ khuôn đúc cố định cho tất cả các chiều dài dầm làm giảm chi phí xây dựng. Chi phí xây dựng tại hiện trứờng giảm do phần lớn ván khuôn mặt cầu được loại bỏ. 7 - Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầm Super-T trong dự án cầu Mỹ Thỉận khii so sáárih với dầm I kiểu AASHTO cho trong bảng 1.2. Bảng 1.2 Khối lượng bê tông/ 1m2 mặt cầi Hạng mục Dầm I Dầm Ìuper-T Dầm 0,517 0302 Bản đổ tại chỗ 0,209 0168 Xà mũ trụ 0,121 0096 Thân trụ 0,118 0154 Bệ trụ 0,284 0067 Cọc 0,186 0146 Tổng cộng 1,435 0933 Tiết kiệm bê tông = 0,502 m3/m2 cầu b) An toàn trong thi công Bản cánh dầm cứng tạo sàn công tác cho các công việc trên và dươi mặt cầu n ịg a y sau khi dầm được đặt vào vị trí, tạo nên sự an toàn cho công nhân tại công ttrườngỉ sẽ tăng lên khi so sánh với các loại dầm khác, bởi vì mặt bàng làm việc sẽ được tạo ra nịgay khi lắp dựng dầm. Thêm nữa, cạnh ván khuôn và tay vịn được liên kết với phía trcong dầm khi lắp dựng, tăng độ an toàn trong thi công. Đặc tính trên làm cho dầm Supeĩr-T trở nên lý tưởng đối với cầu có mật độ giao thông cao, đường sắt và cầu qua sông. c) Hình dáng đẹp Dầm có mặt đáy dạng dầm hộp với ít góc cạnh nên được xem như t jơng đương 'V(ri các dầm hộp hay bản có lồ đúc tại chỗ đang được ưa chuộng. Đáy các nhịp và xà mũ liên tục tạo hiệu quả cao về mỹ quan. d) Hiệu quả kết cấu Do có độ cứng chống xoắn cao nên tải trọng tác dụng lên dầm sẽ phân bố nhiều hhơn cho các dầm lán cận. Chiều dài làm việc của bản mặt cầu ngắn nên tiết kiệm thép. ỈĐổi với tiết diện Super-T qua tính toán và thực tế cho thấy sự phân phối ứng suất trên rmặt cắt trong các giai đoạn đã phát huy triệt đề tính năng của vật liệu, điều đó chứng miinh rằng dầm Super-T đã phản ánh ưu điểm nổi bật nhất về kỹ thuật. e) Ồn định Khi cẩu lắp, dầm không cần bất cứ liên kết ngoài giữ ổn định khi mà sự mất ổn đtịnh theo phương ngang do uốn kết hợp xoắn đối với các dầm dài là mối lo ngại khi thi côrng. 8 f) Tốc độ xây dựng - Do không cần giàn giáo cho thi công bản mặt cầu, cốt thép có thể được lắp đặt ngay sau khi đặt dầm. Sau khi truyền lực căng, dầm tự tách khỏi ván khuôn và được nhấc khỏi bệ căng ma không cần phải tháo ván khuôn. - Loại dầm Super-T hiện đang được sử dụng ở công trình cầu Mỹ Thuận là loại dầm Super-T cải tiến (Super-T Roff) với tiết diện ngang dạng hộp mở và với chiều dài lớn hơn nhịp tiêu chuẩn đang được sử dụng ở ú c. Tuy giống nhau về kích thước nhưng ván khuôn trang lòng hộp của loại Tee Roff có thể tháo ra, do vậy có thể sử dụng lại. Hai vách ngàn bên trong lòng hộp có tác dụng tăng cường ổn định cho dầm trong quá trình vận chuyển và lắp dựng. Dầm Super-T dạng hộp mờ nhẹ hơn dầm Super-T thường khoảng 10% và có những ưu điểm như: dễ kiểm ứa chất lượng bê tông bên trong lòng dầm để tảo đảm không có hiện tượng bê tông bị rỗ tổ ong và tiết kiệm chi phí do không cần sử dmg ván khuôn trong lòng hộp bằng vật liệu Polystyrene. g) Đảnh giá - Dầir Super-T là loại dầm bê tông cốt thép dự ứng lực hiện đại mới bắt đầu được áp dụng ở nrớc ta, nó kế thừa những ưu điểm có sẵn của dầm bê tông cốt thép ứng suất trước đúc sẵn, cấu tạo đom giản, tính công nghiệp hoá cao. - Dần Super-T được áp dụng trong các công trình mà yếu tố kiến trúc đóng vai ừò quan troig. Hiệu quả kinh tế cao nhất đạt được trong các cầu có nhịp giản đơn từ 30 tới 40m và chi cho phép chế tạo dầm trong công xưởng hoặc đúc dầm với số lượng lớn, dầm Supr-T cũng là giải pháp so sánh với các loại dầm khác khi lựa chọn loại hình kết cấu nhịp - Dần Super-T có một số ưu điểm quan trọng so với các loại dầm hiện tại, các ưu điểm đó dẫn tới hạ giá thành cầu. Bộ ván khuôn cố định với tấm trượt di động được sử dụng với các loại dầm trong khoảng từ 20m~40m. Nó dẫn tói giảm giá thành xây dựng, bao gồm sự đầu tư vào bộ ván khuôn và giảm thời gian xây dựng, tiết kiệm thời gian và tiền bạc Igay cả trên công trường bằng cách giảm ván khuôn, bỏ dầm ngang, sử dụng lao động đơn giản. Chiều rộng của bản cánh có thể thay đổi để phù hợp với chiều rộng của cầu 'à sơ đồ hình học. An toàn cho công nhân xây dựng được tăng lên. - Dần Super-T có hình dáng đẹp, vượt được khẩu độ lớn (nếu so sánh các dầm cùng khẩu độ thì dầm Super-T có chiều cao thấp hơn. Hơn nữa dầm Super-T có tính an toàn cao tron; xây dựng. Do vậy loại dầm này áp dụng thích hợp cho các cầu vượt trong thành ptó, cầu vượt đường giao thông và các cầu nhiều nhịp. 1.1.22. N hư ợc điểm - Do ánh dầm rộng nên khi áp dụng cho các cầu trên đường cong, có siêu cao cần phải có tiện pháp xử lý bề rộng cánh và tránh tạo bản mặt cầu quá dầy. 9 - Dầm được chế tạo theo phương pháp căng trước thích hợp với chế tạo trong công xưởng. Nếu đúc tại công trường sẽ tốn kém thêm phần xây dựng bệ đúc và giá căng cáp DƯL. Kết cấu dầm Super-T chỉ thích hợp với cầu sử dụng nhiều dầm. - Kết cấu bê tông thành mỏng đòi hỏi cao về công tác quản lý chất lượng. - Một trong những vấn đề nảy sinh sớm nhất là vết nứt dọc tại đầu dầm lúc thả kích sau khi đã xử lý hơi nước bảo dưỡng. Điều ưu điểm ta nghiên cứu đã chỉ ra rằng tổ họp các ứng xuất nhỏ trong suốt quá trình căng kéo đã gây ra ứng xuất lớn cùng với nó còn do nguyên nhân do Gradient nhiệt độ tại đầu dầm lúc căng kéo, gradient nhiệt phát triển nhanh do nhiệt độ lạnh của các phần ngoài của dầm so với các phần bên trong được xử lý hơi nước dẫn tới việc tăng ứng xuất kéo. Để giảm bớt vết nứt tại đầu dầm thi phải tăng cốt thép tại đuôi dầm tại bề mặt của đầu dầm. - Việc gối nghiêng dầm dẫn tới một sổ vấn đề nảy sinh lực cắt tại gối gây ra bởi trọng lượng kết cấu. • Đánh giá: - Bộ ván khuôn cố định dẫn tới việc sản xuất dầm chỉ thực hiện trong công xưởng hoặc trên các công trường cầu lớn mà số lượng dầm Super-T đáng kể, các cầu nhỏ, đơn chiếc hoặc ở xa công xưởng mà đường vận chuyển khó khăn thì việc sử dụng dầm Super-T là hạn chế. - Do đặc trưng hình học của mặt cát (thành mông) cho nên bất lợi trong quá trình chế tạo, vật liệu nhất là bê tông đòi hỏi eườns độ cao (M500), tuy nhiên hiện nay việc sản xuất bê tông mác cao đã trở nên dễ dàng, do vậyvấn đề này có thểkhắc phục được. - Dầm Super-T sử dụng hợp lý cho các cầu lớn có nhiềunhịp dẫn, các cầu vượt đường ôtô và cầu vượt thành phố. Chiều dài sử dụng ưu việt nhất là từ 30m đến 40m. Trong tương lai gần, dầm Super-T cần được định hình hoá như các loại hình dầm trước đây và nên phát triển bởi vì đây là dạng kết cấu hiện đại và có n._;ju un điểm trong kết' cấu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực giản đơn. 1.1.3. Cấu tạo dầm Super*-T căng trước Đặc điểm của dầm Supei -T. minh hoạ ờ hình 1.3a, 1,3b có thể lông kết như sau: - Chiều rộng bản cánh có thể thay đổi từ ] 120mm đến 2500mm để phù họp chiều rộng cầu và chiều cong tuyến. Chiều rộng này có thể lên tới 3000mm đối với đường người đi bộ. - Chiều dày bản cánh ít n h 't là 75mm. - Chiều dày sườn tối thiểu là 90mm. - Sợi cáp dự ứng lực thẳng 10 - Các dầm được đặt lên các gổi có cao độ khác nhau tuỳ theo dốc ngang của bản mặt cầu. - Gối cầu có thể chuyển vị ngang được theo 2 phương. - Chiều dày bản phía trên có kích thước tối thiểu là 140mm với 2 lớp cốt thép. - Không cần các dầm ngang. Có các dầm ngang tại đầu dầm khi bố trí các khe co giãn để giảm chiều dày của bản xuống dưới 140mm. - Bản mặt cầu có thể liên tục tại trụ để bỏ qua khe co giãn. Dầm liên tục được hoàn thành phía trên trụ theo cách tương tự như đối với các dầm khác. 1200-?R00 Hình 1.3a. cấu tạo dầm Super-T có mặt cắt kin 11 PC CABLE ARRANGEMENT FOR INNER SPANS 1.2. rỐNG QUAN VÈ CÔNG NGHỆ DẦM SUPER-T KÉO SAU Cấu tạo của dầm Super-T căng sau \ể cơ bản dầm Super-T căng sau giống như dầm Super-T căng trước, chi khác phần cốt thépdự ứng lực. Cốt thép DƯL của dầm Super-T căng sau được đặt trong ống nhựa HDPE + ốn' kẽm và bố trí giống cáp DƯL ngoài của kết cấu dầm BTDƯL khác (Hình 1.5). Hình l.Sa. Bổ trí cáp DƯL trong dầm Super-Tcăng sau Hình 1.5b. Bố trí ổng chứa cáp DƯL trong dầm Super-Tcăng sau D R A m FOR G7 TO G18 NOTE: F RN T S R O OC Chương 2 VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ THI CỒNG DẦM SUPER-T • • • 2.1. TỎNG QUAN Trong chương này sẽ đề cập đến quy trình công nghệ thi cồng dầm Super-T căng trước khẩu độ 38m và các yêu cầu về vật liệu trong công tác thi công dầm áp dụng cho cầu Tư Hiền bắc qua cửa Tư Hiền tỉnh Thừa Thiên Huế. 2.1.1. Quy mô cầu - Cầu được thiết kế vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực. - Tải trọng thiết kế: Hoạt tải H30-XB80, người đi 300kg/cm2 (có kiểm toán với tải trọng HL 93). - Quy phạm thiết kế: Theo 22TCN 18-79 - Bộ Giao thông Vận tải, kiểm toán với tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05. - Bản mặt cầu bê tông cốt thép dày từ 22,0 cm đến 23,8 cm đúc liền khối tại công trường. - Mặt cầu bố trí cùng cấp, dải phân làn phần đường người đi bộ và phần đường ôtô bang phân cách mềm. - Lớp phủ mặt cầu: bê tông asphan dày 7 cm, lớp phòng nước Raccon#07. - Gối cầu: dùng gối cao su nhập ngoại. - Khe biến dạng cao su nhập ngoại. - Dầm được đúc liền khối tại công trường, tạo DƯL theo phương pháp kéo trước. Dầm có 4 lỗ rồng được ngăn bằng các vách ngăn, chiều dày mỗi vách ngăn là 15cm. Các lỗ rỗng được đậy bàng tấm ván khuôn vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép M200. - Chiều dài các nhịp dẫn L = 40 m (các nhịp cạnh mố và dầm liên tục 39m). - Chiều dài phiến dầm L = 38 m - Khẩu độ tính toán Lp = 37,2 m - Mặt cắt ngang dầm: Chữ u - Chiều cao dầm: H = l,75m - Chiều dày sườn dầm: hs = 1 0 c m - Bề rộng bụng dầm: bb = 70 cm 15 2.1.2. Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng - Tiêu chuẩn kỹ thuật chế tạo, kiểm tra và nghiệm thu dầm Super-T bê tông cốt thép ứng suất trước dùng cho cầu Tư Hiền được soạn thảo trên cơ sở tổng kết công nghệ đã thi công, sừ dụng nhiều trong quá trình thi công trong chế tạo dầm bê tông cốt thép ứng suất trước. Tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với 22TCN 18-79 - Bộ Giao thông Vận tải và theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05, quá trình thi công phải tuân thù theo tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu cầu cống hiện hành. - Tiêu chuẩn kỹ thuật này thích hợp với việc chế tạo dầm bê tông cốt thép đúc liền khối theo phương pháp kéo trước, thép DƯL là cáp 15,2mm, loại 7 sợi độ chùng thép theo tiêu chuẩn ASTM 4216-90a Grade 270 của Mỹ với cường độ giới hạn 1860 MPa, cáp thép dính bám và tự neo. Thi công bê tông tạo ứng suất trước cho cáp thép tại công trường, bảo dưỡng bê tông tự nhiên bằng nước. Mặt cắt ngang dầm dạng chữ u , chiều cao dầm l,75m, bầu dầm phía dưới rộng 70cm, cánh trên rộng 229cm, sườn dầm dày lOcm, bản cánh dày 7,5cm. Mỗi phiến dầm bố trí 40 tao cáp loại 15,2mm, trong đó phía dưới 38 tao, phía trên 2 tao. - Tiêu chuẩn kỹ thuật này phù hợp với việc chế tạo dầm ở trong xưởng cũng như tại công trường theo đồ án thiết kế của Công ty tư vấn thiết kế cầu lớn Hầm và phù hợp theo tiêu chuẩn Việt Nam (Tiêu chuẩn 22TCN 18-79 - Bộ Giao thông Vận tải và theo Tiêu chuẩn 22TCN 272-05). - Ngoài các quy định trong tiêu chuẩn kỹ thuật này, trong thi công dầm bê tông cốt thép DƯL còn phải tuân theo các Tiêu chuẩn hiện hành của Bộ Giao thông Vận tải và Nhà nước có liên quan. - Dầm Super-T bê tông cốt thép DƯ'L L = 38,00m được chế tạo cơ bản giống nhan, dầm biên khác dầm giữa tại vị trí cắt cánh đầu dầm cho cẩu tạo dầm ngang. 2.1.3. Các bước công nghệ thi công chính Dầm Super-T bê tông cốt thép DƯL, L = 38.00m đúc sằn tại công trường, tạo dự ứng lực bằng phương pháp kéo trước, bản mặt cầu bê tông cốt thép đúc liền khối tại vị trí nhịp ở công trường. Dầm được sản xuất theo các bước công nghệ chính sau: - Thi công bãi đúc dầm, xây dựng bệ đúc dầm bằng bê tông cốt thép. - Lấp đặt ván khuôn ngoài, điều chinh cao độ và mặt phẳng ván khuôn. - Lắp đặt cốt thép bầu dầm, sườn dầm và các chi tiết chôn sẵn. Lắp đặt ván khuôn bịt đầu dầm. - Lắp đặt cáp thép DUL cho dầm. Tiến hành căng kéo cáp. - Lắp đặt ván khuôn trong. - Đổ bê tông dầm. - Bảo dưỡng bê tông. - Tháo ván khuôn trong và ván khuôn bịt đầu dầm. 16 - c ắ t cáp thép, tạo DƯL cho dầm. - Chuyển dầm ra khỏi khuôn. - Hoàn thiện dầm. - Đo đạc nghiệm thu tổng thể, sàng dầm sang vị trí bãi chứa. 2.1.4. Sơ đồ công nghệ chế tạo dầm Super-T căng trước L = 38,00m 2.2. YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU 2.2.1. Bê tông Thành phần bê tông và phương pháp thiết kế, kiểm tra chất lượng bê tông phải tuân theo tiêu chuẩn 22TCN 276-01 - Bộ Giao thông Vận tải. 2.2.1.1. B ê tông Cường độ thiết kế của bê tông (theo mẫu hình trụ H = 30cm, D = 15cm) ở tuổi 28 ngày, trong mọi trường hợp không nhỏ hom trị số sau: - Bê tông dầm bê tông cốt thép dự ứng lực: - Bê tông dầm ngang: - Bê tông dầm bản mặt cầu: - Cường độ bê tông khi tạo DƯL: f' > 40 MPa > 30 MPa f'c > 30 MPa > 3 6 MPa 2.2.1.2. X i măng - Hỗn hợp bê tông để chế tạo dầm được sản xuất bàng xi măng PC40. - Trước khi sử dụng, xi măng phải được kiểm tra lại chất lượng về cường độ chịu nén, thời gian sơ ninh, trung ninh theo TCVN 2682-92. 2.2.1.3. Cốt liệu thô - Đá dùng cho bê tông dầm phải được lựa chọn phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 1771-87, đá có đường kính lớn nhất không quá 1/4 kích thước mặt cắt cấu kiện và không vượt quá 3/4 giãn cách nhỏ nhất của cốt thép hoặc cự ly giữa cáp thép và thành khuôn. - Cấp phối đá tò 5 -H25mm và phù hợp với tỷ lệ sau: Kích thước mặt sàng Lượng sót tích lũy trên sàng Dmin 90-100% 0>5 (Dmax, Dmin) 40-70% Dmax 0 - 10% 1,25 Dmax 0% Yêu cầu chất lượng: - Cường độ kháng ép của đá > 2 lần cường độ bê tông. - Cấp phối và tỷ lệ theo cấp phối trên. - Dmax < 20mm cho bê tông có chiều dày lớp bảo vệ lớn hơn 40mm. - Không gây phản ứng kiềm - silic (thử theo TCXD 238:1999, ASTM C227-90). - Không gây phản ứng kiềm - cacbonat (ASTM C586-90). - Lượng C1 hòa tan < 0,01% khối lượng cốt liệu lớn (thử theo ASTM C 1152-90). 18 - Hàm lượng các tạp chất sunfua và sunĩat không quá 1% trọng lượng. - Hàm lượng bùn sét, bụi 1% (theo trọng lượng). - Mỗi đợt đổ bê tông từ 50 - 100m3 phải làm thí nghiệm kiểm tra xác định cấp phối và chất lượng cốt liệu. 2.2.1.4. Cốt liêu min é • Cát dùng chế tạo vữa bê tông là cát vàng có môđun độ lớn > 2 được kiểm ứa các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn Nhà nước TCVN 1770 : 1986: - Lượng hạt lớn hơn 5mm không vượt quá 5%. - Không gầy phản ứng kiềm - silic (thử theo TCXD 238 : 1999, ASTM C227-90). - Lượng C1 hòa tan < 0,05% khối lượng cát (thử theo ASTM C 1152-90). - Hàm lượng tạp chất, đất bùn nhỏ hơn 2% trọng lượng. - Hàm lượng tạp chất suníua và sunfat không quá 0,5% trọng lượng. - Hàm lượng mica trong cát không quá 0,5% trọng lượng. 2.2.1.5. Nước trộn bê tông - Nước để trộn hỗn hợp bê tông, để rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông phải là nước sạch. Nước sừ dụng là nước ăn, nước mưa không có tạp chất ảnh hường đến độ ninh kết và hóa cứng của xi măng, các loại nước bẩn, có dầu, nước có hàm lượng như suníat quá 1% trọng lượng nước. Nước có độ pH từ 6,5 ~ 12,5 - Không được dùng nước biển, nước lợ, nước chứa các tạp chất có tính ăn mòn cốt thép, ăn mòn bê tông để rửa cốt liệu, trộn và bảo dưỡng bê tông. - Yêu cầu kỹ thuật của nước: + Độ pH = 6,5 ~ 12,5. + Hàm lượng C1 nhỏ hơn hoặc bằng 500mg/l. + Tất cả các chi tiêu khác đều phải tuân theo TCVN 4506 : 1987 2.2.1.6. Chất phụ gia - Đe cải thiện các đặc tính kỳ thuật của vữa bê tông và tăng cường độ bê tông phải dùng phụ gia trộn vào vữa bê tông (thường dùng Viscorete HE10). - Các loại phụ gia sử dụng đều phải có chứng chỉ kỹ thuật, được các cơ quan Nhà nước công nhận và cho phép sử dụng. - Liều lượng sừ dụng và phương pháp pha trộn phải theo các hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất và phải thí nghiệm mẫu để có đủ cơ sở kinh tế kỹ thuật. - Tất cả các chất phụ gia để kéo dài thời gian ninh kết, tăng đặc tính kỹ thuật của vữa bê tông và tăng cường độ bê tông phải chọn loại không cỏ tính ăn mòn đổi với vật liệu bê tông và thép. 19 2.2.2. Cốt thép - Cốt thép ừòn cấp AII (CII) có giới hạn chảy Fy = 300 MPa, theo TCVN 1651 : 1885. - Cốt thép có gờ cấp AIII (CIII) có giới hạn chảy Fy = 400 MPa, theo TCVN 1651 : 1985. Yêu cầu cấu tạo: - Khi cần hàn nối cốt thép phải tuân theo chỉ định của cơ quan tư vấn thiết kế và hàn nối theo Tiêu chuẩn kỹ thuật. Phải thí nghiệm kéo và uốn để kiểm tra mối nối hàn trước khi thực hiện hàn. - Toàn bộ cốt thép dùng mối nối chồng, chiều dài chồng theo Tiêu chuẩn kỹ thuật. - Chi tiết cốt thép đặt chờ cho dầm ngang được liên kết với nhau bàng mối nối ren, chiều dài ren phải đảm bảo đúng yêu cầu của nhà thiết kế. - Không được dùng cốt thép chịu kéo có nhiều mác khác nhau trong cùng một mặt cắt. - Cốt thép không được han ri, ôxy hóa. Nếu ri nhẹ như vẩy ám vàng thì phải lau mới được sử dụng. Thép không có vết nứt, dập, xoắn, không dính dầu mỡ. - Cứ 20T thép nhập về phải lấy 1 nhóm mẫu để thí nghiệm kiểm tra các chi tiêu kỹ thuật theo.TCVN 197 : 2002, TCVN 198 : 1985. 2.2.3. Thép hình - Thép dùng làm bản chôn sẵn trong dầm là loại thép bản chịu hàn có giới hạn chảy Fy = 240 H 260 MPa, tương đương XCT 38,42 - TCVN 5709 : 1993. Có thể dùng thép bản chịu hàn loại BCT3 CT3 theo GOCT 380-71 (theo tiêu chuẩn Liên Xô trước đây). - Bản thép không được han ri, ôxy hoá. Nếu ri nhẹ như vẩy ám vàng thì phải lau sạch mới được.sử dụng. Thép không có vết dập, xoắn, không dính dầu mỡ. - Lấy mẫu để thí nghiệm kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 197 : 2002, TCVN 198 : 1985. 2.2.4. Cáp DƯL Cáp thép loại 15,2mm theo tiêu chuẩn ASTM 416-270. Cáp thép phải đảm bào các chỉ tiêu sau: -G iới hạn bền: F s = 1860M Pa - Giới hạn chảy: Fy = 1670 MPa - Môđun đàn hồi: E = 19600 MPa - Độ giãn dài tương đối > 4% (mẫu dài lOOmm). Cáp thép được bào quản trong kho khô ráo, không bị han rỉ, không được dính dầu mỡ, bụi bẩn. Mặt ngoài sợi cáp thép không bị xây xác, dập, có vẩy sắt. Có thể bị bẩn nhưng lauịsạch được. Trước khi đem sử dụng, phải tiến hành thí nghiệm để xác định chỉ tiêu cơ lý của cáp thép. 20 Mẩu được lấy ở đoạn đầu và đoạn cuối cùa cuộn cáp thép. Nếu kết quả kiểm tra dù một mẫu không đạt yêu cầu thì phải lấy sổ lượng gấp đôi (ở cuộn có mẫu không đạt). Lần kiểm tra sau dù chỉ một mẫu không đạt yêu cầu thì cuộn cáp thép đó không được sử dụng. 2.2.5. Kiểm nghiệm và bảo quản nguyên vật liệu ở hiện trường 2.2.5.1. Cáp thép - Có phiếu kiểm nghiệm chất lượng và tính năng cơ lý. - Kiểm tra bên ngoài khi xả cuộn bằng mắt thường. - Mồi đạt kiểm tra ít nhất là 5 tấn hoặc mỗi cuộn lấy 2 mẫu, ở đầu mỗi cuộn lấy ra một mẫu để thí nghiệm. - Bảo quản nơi khô, thoáng, chống gỉ,, chống sương muối và không được dính dầu mỡ, phân hoá học, muối. Để cao cách mặt đất 20cm và xếp chồng đống không cao quá l,5m . 2.2.5.2. Cốt thép - Thép nhập về phải thí nghiệm. Theo quy định cứ 20T lấy một tổ hợp mẫu (gồm 3 mẫu) để thí nghiệm. - Các đợt nhập để riêng, không để dính dôu mỡ đất bẩn và che mưa chống gỉ 2.2.5.3. X i măng - x ế p theo từng loại, từng lô nhập có cắm thẻ trong kho luôn khô ráo, xếp xi măng không cao quá l,5m để cách tường 0,3m kho ít nhất phải có trần và tường bao che. Xi măng được thí nghiệm theo 4 chỉ tiêu: thời gian sơ ninh, trung ninh, tính ổn định và cường độ. - Xi măng chưa được thí nghiệm hoặc chưa có đầy đủ chứng chỉ kỹ thuật thì không được sử dụng. - Trong một đợt đổ dầm dùng xi măng cùng một đợt, cùng loại, không được trộn lẫn các loại xi măng của các loại khác nhau hoặc của các nhà máy sản xuất khác nhau. Yêu cầu kỹ thuật: - Xi măng pooclăng thường theo TCVN 2682 : 1992. - Xi măng pooclăng hỗn hợp theo TCVN 6260 : 1997. 2.2.5.4. Cốt liệu thô và mịn - Phải định kỳ thí nghiệm theo các tiêu chuẩn nêu trên. Không dùng vật liệu khi chưa có chứng chi thí nghiệm. - Sau mỗi trận mưa cần xác định lại độ ẩm để hiệu chỉnh lượng nước trong hỗn họp bê tông. 21 2.3. CÔNG NGHỆ THI CÔNG DẦM SUPER-T 2.3.1. Công tác bê tông 2.3.1.1. Thi công bệ căng kéo Bệ căng được thiết kế bàng bê tông cốt thép dài 39m, được đặt song song với tim cầu. Toàn bộ bệ căng được đặt trên 2 lớp: lớp dưới là đất cấp phối dày 20cm đầm chặt, lớp trên là đá xô bồ dày 25cm đầm chặt (hình 2.1). Hình 2.1: Bệ đúc dầm Super-T 2.3.1.2. C hế tạo và lắp dựng ván khuôn Ván khuôn dùng để thi công dầm gồm ván khuôn ngoài và ván khuôn trong. Khuôn được chế tạo tại nhà máy được nghiệm thu lắp tổ hợp theo các tiêu chuẩn kỳ thuật sau: - Sai số cho phép chiều dài trên lm dài và đường chéo: lm m - Trên toàn chiều dài: 2mm - Độ võng tấm (lồi lõm cục bộ): 2mm - Chênh lệch bề dày 2 tấm hàn nối: ± lm m - Đường hàn không bị chảy, đủ chiều cao, chiều dài đặc chắc, không gây lẹm thép cơ bản. - Sai số chiều dài khuôn: ±5mm - Sai số chiều cao: ± 5mm. Khi lắp ván khuôn dầm phải đảm bảo tính ổn định, kín khít chống mất nước trơng quá trình thi công, kích thước và cao độ ván khuôn được kiểm tra để đảm bảo ván khuôn có đúng hình dạng dầm được thiết kế: 22